上海光機所在摻釹石英光纖全正色散鎖模激光輸出研究方面取得進展

近日，中科院上海光機所先進激光與光電功能材料部特種玻璃與光纖研究中心于飛研究員與胡麗麗研究員團隊，基于改進的溶膠凝膠法制備了高摻雜、高均勻性摻釹石英光纖，并基于該光纖實現(xiàn)0.9 μm和1.06 μm的全正色散鎖模激光輸出，相關成果以“Mode-locked fiber lasers at 1064 nm and 910 nm wavelengths using Nd3+-doped silica fiber”為題發(fā)表于Chinese Optics Letters。

Nd³⁺具有0.9 μm、1.06 μm、1.31 μm等豐富的激光發(fā)射能級，其中0.9 μm激光可直接用于泵浦摻Yb³⁺激光材料、大氣探測和生物雙光子成像，同時其倍頻產生的深藍激光在水下通信、原子冷卻、激光存儲及激光加工等領域具有重大意義。摻Nd³⁺石英光纖激光器具有輕量化、波長連續(xù)可調、光束質量高、易于實現(xiàn)高重復頻率、通過光束合成可獲得大脈沖能量等優(yōu)點使其成為近年來的研究熱點。

在本研究中，研究團隊使用改進的溶膠凝膠法制備了摻雜濃度為18300 ppm的高性能摻釹石英光纖，使用該光纖搭建了0.9 μm和1.06 μm的全正色散鎖模光纖激光器。對于1.06 μm脈沖光纖激光器而言，其輸出脈沖能量和脈寬分別為 1.14 nJ 和 5.75 ps，斜率效率為 7.2%。對于0.9 μm的脈沖光纖激光器，利用增益引導孤子機制，不使用濾波器即實現(xiàn)穩(wěn)定鎖模，其輸出脈沖能量和脈寬分別為 2.7 nJ 和 26.7 ns，斜率效率1.44 %。此外，研究人員還探究了濾波器帶寬對于耗散孤子鎖模的影響。更窄帶寬濾波器更有利于壓縮脈沖寬度降低鎖模閾值。該研究展現(xiàn)了改進的溶膠凝膠法制備的高性能摻釹石英光纖在研制0.9 μm和1.06 μm脈沖光纖激光器方面具有廣泛的應用前景。

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圖1. 1.06μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列

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圖2. 0.9μm脈沖鎖模激光器光譜與脈沖序列

相關工作得到山東省重點研發(fā)計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目等支持。

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